5G技术将助力物联网突破大规模应用关键瓶颈

GOOGLE董事长埃里克.施密特关于“互联网即将消失”的话音未冷,近日,中兴通讯董事长赵先明在世界移动大会上海展上发表演讲《IOT联接万物,联生价值》,称物联网IOT应用场景多样、前景广泛,除了在第四次工业革命扮演重要的角色以外,也将给服务业带来深远的影响,从而改变和丰富人们的日常生活。目前物联网在智能制造、智慧城市(市政)、智慧交通、智慧家居等领域显示出显著的进展。

5G技术将助力物联网突破大规模应用关键瓶颈。伴随5G在2020实现商用,物联网将不再遥远。据预测,2020年全球万物互联的连接规模将达到500亿个连接。其中中国就要超过100亿个万物互联的连接。如同亚洲将成为首个应用5G网络的地区,未来,物联网在亚洲的发展也将引人瞩目。

刘慈欣在《三体》中描述的未来人世界到处隐藏或悬浮的全息信息窗,无所不在的定位与搜索,连日常服装也植入传感器,处处闪闪发光的未来生活图景,在物联网时代或将成为现实。

今年初,中国已将物联网列入“十三五规划”,中国企业也表现出巨大的雄心。中国移动副总裁李慧镝近日在演讲中称“下个五年,物联网将成为移动通信发展的重要推动力”。

中兴通讯正在给路灯、垃圾桶、井盖、车、家居、甚至水源……都装上传感器。2015年,中兴通讯提出万物互联M-ICT的战略,并提供物联网IoT整体解决方案。目前,中兴通讯在工业互联网、车联网、智能家居和智慧城市、智能抄表等领域均有完善的解决方案和应用。在车联网领域,中兴通讯与美国AT&T以及国内外一流TSP服务提供商共同向用户提供车载OBD、车载MiFi等产品;在工业互联网领域,中兴通讯开发的智能抄表(水、电、气三表集抄)、智慧轨道交通、智能油气管道监测等在国内外也获得了广泛部署。

让我们更近一点,来看看中兴通讯一些有趣的物联网应用。在本次上海展上,中兴通讯和中国移动联合展示了一款市政物联网应用——智能井盖。该方案通过全方位监管井盖状态,在井盖被打开、移位等情况下,可实现及时告警,减少交通事故和安全隐患。

还有我们身边司空见惯的“路灯”,也正在变成一个个“智慧节点”。中兴通讯的路灯集成了无线基站、电子广告、电动汽车充电桩,以及智慧城市数据采集节点(例如交通和公共安全数据)等功能,将路灯变成一个智慧节点,通过智慧化管理大幅降低城市路灯的能耗和管理费用,并能开展一些广告、汽车充电等增值服务。

目前中兴通讯已经在全球超过20个国家部署了2万多个这样的智能路灯,里程超过400公里。比如,中兴通讯已经在法国建设了巴黎智慧城市项目“城市之光city of light”,其核心是通过在路灯上部署传感器,实现路灯的集中管理,节能减排、运维优化,带来全新的数字市政新体验。该方案计划覆盖350,000+个照明点,1800+个十字路口,预期节能30%以上。未来,在该系统上还可以集成WIFI、智能停车等功能

这些智慧路灯、智能井盖、以及智能路边停车、智能垃圾桶等解决方案,都属于中兴通讯“智慧城市”领域的一方面,可以帮助政府实现对城市的智能化管理; 目前,中兴通讯智慧城市已在全球40个国家的140个城市落地实践。

在智慧家居领域,中兴通讯从去年7月发布智能家居控制设备ZTE SmartHome至今,基于智能家居解决方案的“小兴看看”智能家居安全品牌已有广泛应用;近日,中兴通讯联手棠湖集团首批合作300多套别墅,将高科技智能家居与房屋结合一体,实现用户家庭网络覆盖、家庭看护、智能家居统一管理平台、统一用户端,并且可以灵活扩展第三方服务,开启未来式智能家居新生活。

还有更具想像力的“中兴通讯NB-IoT水质监测平台”,可以在所有的江河湖泊等安装上水质分析传感器,雨量,水位传感器等,通过搜索引擎、图像分析引擎、位置分析引擎、跨媒体分析引擎,准确及时的完成数据处理分析,并快速发出污染告警等信息。

据预测,物联网市场在2020年将超过1.7万亿美元。物联网将在第四次工业革命扮演什么角色,将如何影响我们的工作与生活?中兴通讯将如何联合上下游产业链合作伙伴挖掘每个“BIT”的价值?

以下为中兴通讯董事长赵先明演讲全文:

欢迎致辞:女士们,先生们,欢迎大家!今天我演讲的主题是《IOT联接万物,联生价值》,通过本演讲我想和业界同仁分享一下中兴通讯对于第四次工业革命以及IOT产业发展的方式,业务和网络部署的建议,共同促进IOT产业的健康发展。

首先,我们回顾一下。人类社会进入工业社会,经历了三次工业革命,第一次工业革命是以蒸汽机为代表的蒸汽动力广泛使用,这个时代也被称做蒸汽时代。第二次工业革命的主要特征则是电能的广泛使用,这个时代也被称为电气时代,第三次工业革命则是计算机的大规模使用和普及,这个时代也被称为信息化时代。

回顾这三次人类工业革命,可以归纳为几个特点。

第一个特点是使能(Enable),通过革命向人类个体赋能(包括体力和脑力),从而极大提高了人类生产力和生产效率。人类历史上历次工具革命都是发展的里程碑,引起人类社会形态的飞跃,例如青铜/铁器工具使得人类进入农业社会,到近代的蒸汽动力/电力和计算机等工具的使用使得人类开始进入工业社会并飞速发展。

第二个特点是是联接(Connect),三次工业革命都伴随着人类社会的大规模联接,例如蒸汽时代的火车、轮船形成的快速交通/物流网络,进入电气时代后又形成了航空、航天网络以及有线和无线的通信网络,进入信息时代后则形成了全球化的互联网络,全球70亿人更加紧密的联接在一起。

第三个特点是协作(Collaborate),联接带来的巨大影响是实现人类的大规模协作。这种全球范围的大规模协作,带来了人类生产力和征服自然能力惊人提升。例如,美国的阿波罗计划以及中国的载人航天工程,都是由数百万个精密部件和零件构成,并需要几十几万人的协同工作。

近期第四次工业革命的概念悄然兴起,例如工业4.0的概念。但对于第四次工业革命,目前全球还没有标准的定义,所以我们可以借助前三次革命的要素进行分析。我们认为同前三次革命一样,第四次工业革命也伴随着使能、联接、协作三个要素。首先,使能的对象不仅包括人,还包括物,这个物不仅包括机器,甚至可以是动物,使得万物具备感知和某种智慧。其次,联接的对象也进一步延伸到物,网络要具备物的接入和服务能力,包括不同的场景、服务等级、QOS、成本、安全性。第三,在过去互联网带来的人-人和人-机器的协同基础上,进一步实现物-物的协同,也许这种协同将充满巨大的想像空间,将人类工业文明带上新的高度。AlphaGO已经在人机大战中完胜了人类的顶尖围棋手,那么几十上百台AlphaGO协作,又将产生怎样惊人的价值呢?

现在来看。这种广义上的智能、联接和协作就是目前流行的IOT(Internet of Everything),但是我们认为,IOT所引发的不仅是第四次工业革命,包括对农业、服务业等人类社会基本业态,都会产生深远影响和飞速进步。从而对整个人类社会的生产和生活方式带来革命。

下面我们看看IOT对在各个产业的场景和应用。首先是工业,目前业界的热门话题是德国提出的工业4.0。工业4.0是指利用物联信息系统(Cyber-Physical System)将生产中的供应、制造、销售信息数据化、智慧化,从而实现快速、有效、个人化的产品生产和提供。它包含三大主题:1.智慧工厂,重点研究智能化生产系统以及网络化分布式生产设施。2.智能生产,涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程种的应用。3.智能物流,通过互联网、物联网、物流网,整合物流资源,充分发挥现有物流资源供应效率,快速匹配需求。由于人类农业也基本实现了工业化生产,可以认为农业的研究对象和关键领域类似工业领域。

IOT另一个重要的应用的场景是服务业,总体而言,目前IOT在服务业的发展热点集中以下几个领域:第一是智慧市政,例如城市的水、电、燃气等基础设施的智慧化管理;第二是智慧交通,通过部署IOT实现城市交通管理的智慧化(例如交通流量控制、路况分析、应急处置、自动驾驶和车联网以及车位管理等);第三是智慧物流,通过引入IOT实现仓储、运输、配送等环节的管控和调度极大地提高物流的效率。第四是智慧家居,家居的应用主要包括家庭安防类(包括门锁、摄像头、运动检测、以及实现对火灾、烟雾、水灾、入侵报警的物联应用等),此外是家庭娱乐类(包括智能电视、智能流媒体服务等),还有就是家庭环控(温度、湿度、空气质量控制),目前来看这几个服务业领域的IOT应用是热点领域,发展态势良好。

从以上分析,可以看出IOT应用场景非常广泛,几乎涉及到我们的各种业态并和我们的工作生活密切相关。从产业链的角度来看,构建完整的IOT产业链,实现IOT的大规模商业化需要六个要素,分别是网络、设备、服务提供、软件/应用、终端和芯片。这六个要素对于各种场景的IOT部署是不可或缺的,应该说目前IOT已经有一些商业化,但只是实现简单的应用场景,简单的、孤岛式的联接,投资和盈利模式还正在探索。如何培育产业生态环境,构建商业模式,部署IOT业务和网络,实现终端多样化,需要产业链各方以开放和协作共同推进。

在推进IOT产业发展中有一个核心角色就是IOT产业的整合者,从全球来看,整合者包括运营商、政府以及一些大型企业(例如市政、水务、电子商务企业等)。实现广域的IOT联接多数涉及基础的网络联接,所以通常运营商处于重要地位,但是全球运营商的商业策略模式也不尽相同,其主要的选择模式有三种. 第一种是专注提供基础的网络联接,这种模式的好处在于运营商可以专注于提供联接和带宽,可以实现更广的覆盖。但由于仅限于底层的业务提供,按连接定价,由于流量太小,很难发掘盈利商业模式。第二种模式是聚合服务提供商,比第一种模式增加了合作生态圈和商业分析,这种模式的优势在于提高了行业应用的垂直整合度,可以提供较为完整的解决方案,但由于涉及和客户的商业分成,容易出现商业模式设计不合理导致的商业风险。第三种模式是集成服务提供商。这种模式又进一步增加了应用开发和系统集成。优点是可以向客户提供集成、完整的解决方案,但也存在自身开发能力不足、和产业链其他角色竞争,以及进行商业分成,存在很大的商业风险。

以上三种模式涉及运营商的市场定位,技术平台和解决方案开发能力、垂直行业影响和整合能力,以及品牌影响力和商业风险控制能力等因素,需要运营商作出综合的选择和判断。

我们知道传统的电信基础网络是以人为核心构建的,无论是话音还是数据业务。但是要大规模部署IOT,实现联接的突破性增长,面临挑战,主要包括:1.IOT场景灵活多样,现有的基础网络在接入方式上面临挑战,比如采用无线接入方式,该如何分配宝贵的频率资源给海量的物联接入。2.IOT导致的联接剧增,是爆炸性的增长,对现有的核心网将产生冲击和变革,例如传统的HLR如何管理上千亿的联接?3.从业务的控制角度,物联应用更加丰富,对于时延、带宽、可靠性提出更多样性的需要,如何在核心网络层面匹配这种要求?4.安全性,海量的物联接入和传统的网络同样面临者安全性的挑战,甚至压力会更大,个人信息安全只涉及个体,但是物联网的安全可能危及全体或者整个社会的安全。所以在规划部署IOT时必须考虑这些关键因素,在现有的电信网络架构基础上,通过增量演进方式,循序渐进逐步过渡到支持大规模物联接入的网络。

那么如何构建一个灵活、安全、高效、可运营的物联网络架构?从业务和网络部署角度来看,大规模物联网络通常包含感知、接入和网络、平台和应用四个层面。我们认为对于各个层面的应该有如下基本要求.

对于感知层,要求网关具备轻量级的操作系统(OS),具备开源特征,方便第三方进行开发,并具备远程的云调试和开发能力,进行远程调试和版本升级,灵活适配各种类型的物联终端。

对于接入层,由于物联终端的部署场景多样,要求支持多样化的接入方式,包括有线、无线的接入方式,以及短距离和广域的接入,例如以太网、WIFI、PON、电力线、NB-IoT、LTE-M、Pre-5G MUSA及5G等多种技术的连接。

对于网络层,由于物联场景和业务的多样性,海量终端的接入和动态变化的流量,对于网络的要求也不尽相同,例如车联网种包含实时路况和导航、智能收费、突发事故告警、车载娱乐等业务,这些业务对于带宽、时延、可靠性等要求多样,这就要求通过基于虚拟化技术的核心网网络,并通过引入SDN/NFV、网络切片等先进技术,满足不同应用场景对网络的需求。

对于平台层,为了保证应用的快速开发和实现可运营、可管理、可盈利,平台提供开放、丰富的标准API接口,满足行业应用快速开发的需求。此外平台要求基于大数据和云计算的架构,结合上层物联网应用,提供强大数据分析和挖掘能力,提升全产业链条能力的产品化和服务化,实现基于场景的用户和数据运营,满足各种物联网创新应用,例如智慧城市、智能制造、智慧医疗、智慧农业、智慧家居等,挖掘每个“BIT”的价值,实现多方共赢,促进IOT的产业化。

由于IOT带来了多样化的接入场景和海量的终端接入。我想谈一下关于端到端的安全,这也是一个非常重要的话题。如何IOT网络的端到端安全,重点要考虑一下三点:第一是构建可信的应用环境。这其中涉及态势感知、安全可视化管理、异常检测以及海量加解密等技术的实现;第二点是构建可信的OS,这涉及操作系统内核的安全协议(SNEP/uTELSA)和安全算法(NTRU)实现。第三点是构建可信的芯片技术等,除了主流的MCU、ARM、X86上进行普通的商用开发,在特定场合下还需要提供核心的安全可信的芯片技术。安全是一个非常重要的因素,所以中兴通讯从部署IOT开始就着手考虑在以上几个方面的技术实现和解决方案设计。

下面我还想谈一下目前的热点LPWAN技术和蜂窝技术的关系,这两种技术从不同的出发点独立发展,LPWAN(例如LORA)注重的是海量的低速率和低流量的业务,使用非授权频段,业务和网络新建,容易部署。而蜂窝技术,例如NB-IOT以及未来的5G是基于现有的运营商网络演进实现物联接入,容易形成规模效应,挑战在于运营商的流量经营模式需要匹配和重构,需要和现有的业务和网络并存。当前来看,LPWAN技术适合在成本敏感的中小规模场景实现物联接入,蜂窝技术则适合实现具有一定流量规模,以及对QOS有需求的物联接入(例如大规模的企业客户或者家庭场景)。未来可能两种技术还可能逐步融合,混合组网。

案例:这里我想给大家分享一个中兴通讯的创新案例,这是一个智慧路灯管理的解决方案,我们在路灯集成了无线基站、电子广告、电动汽车充电桩以及智慧城市数据采集节点(例如交通和公共安全数据)等功能,将路灯变成一个智慧节点,通过智慧化管理可以大幅降低城市路灯的能耗和管理费用,并开展一些增值服务(例如广告、汽车充电等等)。目前我们已经在全球超过20个国家部署了2万多个这样的智能路灯,里程超过400公里。

总结而言,IOT应用场景多样、应用前景广泛,除了在第四次工业革命扮演重要的角色以外,也将给服务业带来深远的影响,从而改变和丰富人们的日常生活。目前在智能制造、智慧城市(市政)、智慧交通、智慧家居等领域显示出显著的进展,各种IOT创新应用还会不断涌现。但是我们也面临一些巨大的挑战,例如产业垂直整合、商业模式构建、应用创新、安全性、标准不统一等突出矛盾,我们处于变革的前夜,需要产业链各方加强协同,共同携手促进IOT产业的健康发展。